2.2. 钟摆的秘密 教学设计
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文档简介
《钟摆的秘密》
教材分析
《钟摆的秘密》是《时间的脚步》单元的第二部分内容。学生在学过《精确时间的步伐》一课后，继续学习有关钟的知识。本节课学生通过反复实验探究去发现和掌握钟摆的运动规律，并能用已学过的知识解决实际问题。要求学生能够使用“控制变量”的方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据作为证据。
学生分析
通过上节课的学习，学生们对计时器有了一定的了解，当然也包括钟。生活中经常用到钟，学生对钟的知识知道的也不少，但在生活中摆钟不是常见的。所以对摆钟这方面知识知道的不多，特别是摆的运动规律知道得更少。这就需要老师对学生做一个很好地引导，让学生能够在轻松愉悦的环境中探究出钟摆的秘密。
教学目标：
1.能够使用“控制变量”的方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据作为证据；www.renjiaoshe.com
2.能够对影响摆的快慢有哪些因素作出假设，能够根据假设进行验证；体会反复实验获取可靠测试结果的重要性，体验在摆的实验中对变量的精确控制可以提高实验的准确性。提高实验能力（应用对比实验的方法研究单摆摆动的规律）和归纳概括能力（从反复实验的数据中归纳、概括单摆摆动的规律）。
3.懂得人只有认识了自然规律，才能更好地利用自然规律。
教学重难点
重点
能够使用“控制变量”的方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据作为证据
难点
能够对影响摆的快慢有哪些因素作出假设，能够根据假设进行验证
教学准备
自制的摆、秒表、实验报告单、钩码、线、支架、等。
教学过程
一、导入
师：同学们，今天老师给你们讲个故事愿不愿意听呀？
生：愿意！
师：四百多年前，意大利有位青年叫伽利略，（大屏幕出示伽利略图片）有一天他在教堂里做礼拜，看见悬挂在教堂顶端的一个吊灯在风的吹动下不停地摆动。这本来是人们常见的事，而伽利略却细心地观察起来。回到家里，他找来了一根绳子和一个重物，模仿“吊灯”做起了实验，后来人们把这个实验装置叫做摆。伽利略通过这一观察与实验，发现了摆的许多秘密。同学们，到底伽利略发现了什么秘密呢？你们愿不愿意像伽利略一样，走进摆的世界，去探索摆的秘密呢？
生：愿意！
二、认识摆
师：要想知道它的秘密，首先我们要来认识一下这个神秘的朋友---摆。（出示实物摆）摆由摆线和摆锤两部分组成，摆来回的运动我们叫做“摆动”，摆摆动的幅度叫做“摆幅”。做实验时要正对着摆，拿起摆锤，摆线要直，摆幅不要太大；听到开始实验时，手轻轻一松，不要用力推。摆出去，再回来，往返一次，叫摆动一次，我们数l，没摆回来，不计数。我们练习一下数摆动的次数。
生：1、2、3、4。
师：非常好！现在请同学们用你们桌上的器材练习一下。
（学生练习使用摆。）
师：非常棒！现在请同学们数一下你们桌上的摆10秒钟摆动多少下，请做实验的同学把摆动的次数记录在实验报告表里。各小组分工合作，数数时要默默地不出声，以免互相干扰。每组3人，每人做1次，共3次。
（学生测摆数并填写实验报告单，老师在黑板上记录：7、7、8；8、7、7；7、7、7；8、7、7；7、8、7；7、7、7。）
摆的研究实验报告单（1）
测量次数
第一次
第二次
第三次
每10秒钟摆动的次数
?
?
?
我的发现
?
师：有的组3个结果都是一样的，有的组有两个结果是一样的。这是我们平时实验中不可避免的误差，其实不光是我们，连科学家们做实验也是避免不了误差。虽然避免不了，可我们能尽量减小，我们会做3遍或者更多次的实验求平均值。
三、改变摆速
师：根据上面的实验结果我们不难发现，咱们的摆都是一样的，同学们做得也非常认真。今天老师给你们带来一道难题，大家敢不敢挑战？
生：敢！
师：我想改变摆摆动的速度。请问我们该怎么办？请小组讨论1分钟。
（学生讨论。）
生：老师，我觉得把摆幅拉大点。
生：我觉得把摆锤加重。
生：老师，我认为该把线弄短点，我发现前面那组的线比我们的短，摆动的次数比我们的多，所以我觉得把摆线弄长点。
师：同学们想出来那么多的注意。可是到底谁对谁错呢？俗话说，实践是检验真理的唯一标准。我们就来用实验证明自己吧！改变摆幅测摆数。
（学生测摆数并填写实验报告单，老师在黑板上记录：7、8、7；8、7、7；7、7、7；8、7、7；7、8、7；7、8、7。）
摆的研究实验报告单（2）
摆幅的角度
每10秒钟摆动的次数
第一次
第二次
第三次
（??）度夹角
?
?
?
（??）度夹角
?
?
?
我的发现
?
师：同学们，通过这两组数据你们发现了什么？
生：改变摆幅并不能加快摆速。
生：也不能减慢摆速。
生：摆幅大小对摆速没什么影响。
师：对，摆速与摆幅无关！看来，有些同学最初的想法是错的。其实，有这种想法的不单是我们，早在两千多年前，有位著名的学者叫亚里士多德，他就和你们的想法相同，并且他还把自己的这个想法写在了书上。当时伽利略发现的秘密就在这里。他在读书的时候看到书上写摆的快慢与摆幅有关，可是他亲眼看到吊灯的摆动不管摆幅大小，快慢总是一定的。到底哪个对呢？伽利略不迷信书本，他要靠自己的观察实验来思考问题。于是，他找来不同的绳子、铁链、木球、铁球一次一次反复实验。最后他大胆提出书上的结论是错误的。这就告我们，不能一味地相信书本或者权威，不能觉得多数人认同的就是对的。要以实验为标准，要以事实为标准，实践才是检验真理的唯一标准。接下来我们再来试一下第二种方案——改变摆锤。刚才我们测过了这个摆平均10秒钟摆动7次，现在，请同学们把下面的小钩码换成大钩码来看看结果是怎么样的。
（学生测摆数并填写实验报告单，老师在黑板上记录：7、8、7；8、7、7；7、7、7；8、7、7；7、8、7；7、8、7。）
摆的研究实验报告单（3）
摆锤轻重
每10秒钟摆动的次数
第一次
第二次
第三次
（??）克
?
?
?
（??）克
?
?
?
我的发现
?
师：同学们，这个结果又说明了什么呢？
生
：摆速与摆锤轻重无关。
生：老师，这两个猜想都失败了，现在就剩下摆线了，肯定就跟摆线有关。
师：那就再次用数据证实你们的猜想吧。
（学生测摆数，老师在黑板上记录：5、5、6；9、9、9；12、11、12；5、5、6；8、9、9；11、12、12。）
摆的研究实验报告单（3）
摆线长短
每10秒钟摆动的次数
第一次
第二次
第三次
（??）厘米
?
?
?
（??）厘米
?
?
?
我的发现
?
生：老师，结果证明我们的猜想是对的，我们改变了摆速。
师：确实是改变了。但是为什么你们有的变快了有的变慢了呢？
生：我们把摆线放长了，因为我们觉得线越长速度越快，结果反而慢了。
生：我们的想法就不一样，我们觉得摆线越短速度越快，所以我们把摆线变短了，结果真的变快了。
生：我们跟第二组的想法一样。
师：同学们真聪明，这么快就发现了摆的秘密。摆速与摆线的长短有关。摆线长，摆速慢；摆线短，摆速快。
四、制作计时摆
师：同学们，了解了摆的秘密，我们来挑战更高的难度吧。现在给你们2分钟的时间完成一个1秒钟摆动1次的摆。
（学生实验。）
生：老师，我们做好了。
生：老师，我们也做好了，过来看看我们的吧！
师：非常棒，同学们都能在这么短的时间里完成。我想知道一下你们是怎么做到的？
生：刚才我们的是10秒钟5下，根据摆线长，摆速慢；摆线短，摆速快的规律，我们把摆线调短，试了两下就做好了。
生：老师，我们也是，根据这个规律调整摆线，很容易就做好了。
师：这节课同学们学得很好，不但知道了摆的秘密，还能学以致用，在很短的时间内完成老师布置的任务。
教学反思
科学的本质之一就是“实证”。科学是讲究证据的，是可以重复检验的，这就是“实证意识”。如何收集有效和可靠的证据就成为本课教学活动的一个重要任务。追求实验的“精确性”以收集有效证据，让精确实验的主导思想渗透在每一个教学细节中，诠释着科学课堂中实证意识的教学，成了本课的一大亮点。本课目标设定为：能够使用“控制变量”的方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据支持证据；能够对影响摆的快慢有哪些因素作出假设，能够根据假设进行验证；体会反复实验获取可靠测试结果的重要性，体验在摆的实验中对变量的精确控制可以提高实验的准确性。
通过上述分析，不难发现，三维目标已较好地整合在每一个活动、每一个细节中了。本课从学生觉得新鲜、感兴趣的摆钟入手，让学生动手玩摆，生动活泼地创设情境，激发学生探究的兴趣。学生从玩摆中发现?“为什么相同时间里摆动次数却不一样？”，“可能与什么因素有关”等问题，问题意识自然被激发，学生的假设也合情合理。在讨论中明确该实验方案，让学生对实验中的细节加以关注，体现动手之前先动脑的科学探究思路，严谨的科学态度的培养蕴涵其中。在汇报交流中我们可以发现：学生寻求着方法验证着自己的猜想，虽然有的学生是对的，有的是错的。在此过程中，每一学生都获得新知和体验，这也正是一个人的学习、生存、生长、发展、创造所必须经历的过程，也是一个人的能力和智慧发展的内在要求。
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教材分析
《钟摆的秘密》是《时间的脚步》单元的第二部分内容。学生在学过《精确时间的步伐》一课后，继续学习有关钟的知识。本节课学生通过反复实验探究去发现和掌握钟摆的运动规律，并能用已学过的知识解决实际问题。要求学生能够使用“控制变量”的方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据作为证据。
学生分析
通过上节课的学习，学生们对计时器有了一定的了解，当然也包括钟。生活中经常用到钟，学生对钟的知识知道的也不少，但在生活中摆钟不是常见的。所以对摆钟这方面知识知道的不多，特别是摆的运动规律知道得更少。这就需要老师对学生做一个很好地引导，让学生能够在轻松愉悦的环境中探究出钟摆的秘密。
教学目标：
1.能够使用“控制变量”的方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据作为证据；www.renjiaoshe.com
2.能够对影响摆的快慢有哪些因素作出假设，能够根据假设进行验证；体会反复实验获取可靠测试结果的重要性，体验在摆的实验中对变量的精确控制可以提高实验的准确性。提高实验能力（应用对比实验的方法研究单摆摆动的规律）和归纳概括能力（从反复实验的数据中归纳、概括单摆摆动的规律）。
3.懂得人只有认识了自然规律，才能更好地利用自然规律。
教学重难点
重点
能够使用“控制变量”的方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据作为证据
难点
能够对影响摆的快慢有哪些因素作出假设，能够根据假设进行验证
教学准备
自制的摆、秒表、实验报告单、钩码、线、支架、等。
教学过程
一、导入
师：同学们，今天老师给你们讲个故事愿不愿意听呀？
生：愿意！
师：四百多年前，意大利有位青年叫伽利略，（大屏幕出示伽利略图片）有一天他在教堂里做礼拜，看见悬挂在教堂顶端的一个吊灯在风的吹动下不停地摆动。这本来是人们常见的事，而伽利略却细心地观察起来。回到家里，他找来了一根绳子和一个重物，模仿“吊灯”做起了实验，后来人们把这个实验装置叫做摆。伽利略通过这一观察与实验，发现了摆的许多秘密。同学们，到底伽利略发现了什么秘密呢？你们愿不愿意像伽利略一样，走进摆的世界，去探索摆的秘密呢？
生：愿意！
二、认识摆
师：要想知道它的秘密，首先我们要来认识一下这个神秘的朋友---摆。（出示实物摆）摆由摆线和摆锤两部分组成，摆来回的运动我们叫做“摆动”，摆摆动的幅度叫做“摆幅”。做实验时要正对着摆，拿起摆锤，摆线要直，摆幅不要太大；听到开始实验时，手轻轻一松，不要用力推。摆出去，再回来，往返一次，叫摆动一次，我们数l，没摆回来，不计数。我们练习一下数摆动的次数。
生：1、2、3、4。
师：非常好！现在请同学们用你们桌上的器材练习一下。
（学生练习使用摆。）
师：非常棒！现在请同学们数一下你们桌上的摆10秒钟摆动多少下，请做实验的同学把摆动的次数记录在实验报告表里。各小组分工合作，数数时要默默地不出声，以免互相干扰。每组3人，每人做1次，共3次。
（学生测摆数并填写实验报告单，老师在黑板上记录：7、7、8；8、7、7；7、7、7；8、7、7；7、8、7；7、7、7。）
摆的研究实验报告单（1）
测量次数
第一次
第二次
第三次
每10秒钟摆动的次数
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我的发现
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师：有的组3个结果都是一样的，有的组有两个结果是一样的。这是我们平时实验中不可避免的误差，其实不光是我们，连科学家们做实验也是避免不了误差。虽然避免不了，可我们能尽量减小，我们会做3遍或者更多次的实验求平均值。
三、改变摆速
师：根据上面的实验结果我们不难发现，咱们的摆都是一样的，同学们做得也非常认真。今天老师给你们带来一道难题，大家敢不敢挑战？
生：敢！
师：我想改变摆摆动的速度。请问我们该怎么办？请小组讨论1分钟。
（学生讨论。）
生：老师，我觉得把摆幅拉大点。
生：我觉得把摆锤加重。
生：老师，我认为该把线弄短点，我发现前面那组的线比我们的短，摆动的次数比我们的多，所以我觉得把摆线弄长点。
师：同学们想出来那么多的注意。可是到底谁对谁错呢？俗话说，实践是检验真理的唯一标准。我们就来用实验证明自己吧！改变摆幅测摆数。
（学生测摆数并填写实验报告单，老师在黑板上记录：7、8、7；8、7、7；7、7、7；8、7、7；7、8、7；7、8、7。）
摆的研究实验报告单（2）
摆幅的角度
每10秒钟摆动的次数
第一次
第二次
第三次
（??）度夹角
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（??）度夹角
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我的发现
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师：同学们，通过这两组数据你们发现了什么？
生：改变摆幅并不能加快摆速。
生：也不能减慢摆速。
生：摆幅大小对摆速没什么影响。
师：对，摆速与摆幅无关！看来，有些同学最初的想法是错的。其实，有这种想法的不单是我们，早在两千多年前，有位著名的学者叫亚里士多德，他就和你们的想法相同，并且他还把自己的这个想法写在了书上。当时伽利略发现的秘密就在这里。他在读书的时候看到书上写摆的快慢与摆幅有关，可是他亲眼看到吊灯的摆动不管摆幅大小，快慢总是一定的。到底哪个对呢？伽利略不迷信书本，他要靠自己的观察实验来思考问题。于是，他找来不同的绳子、铁链、木球、铁球一次一次反复实验。最后他大胆提出书上的结论是错误的。这就告我们，不能一味地相信书本或者权威，不能觉得多数人认同的就是对的。要以实验为标准，要以事实为标准，实践才是检验真理的唯一标准。接下来我们再来试一下第二种方案——改变摆锤。刚才我们测过了这个摆平均10秒钟摆动7次，现在，请同学们把下面的小钩码换成大钩码来看看结果是怎么样的。
（学生测摆数并填写实验报告单，老师在黑板上记录：7、8、7；8、7、7；7、7、7；8、7、7；7、8、7；7、8、7。）
摆的研究实验报告单（3）
摆锤轻重
每10秒钟摆动的次数
第一次
第二次
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（??）克
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师：同学们，这个结果又说明了什么呢？
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：摆速与摆锤轻重无关。
生：老师，这两个猜想都失败了，现在就剩下摆线了，肯定就跟摆线有关。
师：那就再次用数据证实你们的猜想吧。
（学生测摆数，老师在黑板上记录：5、5、6；9、9、9；12、11、12；5、5、6；8、9、9；11、12、12。）
摆的研究实验报告单（3）
摆线长短
每10秒钟摆动的次数
第一次
第二次
第三次
（??）厘米
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（??）厘米
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生：老师，结果证明我们的猜想是对的，我们改变了摆速。
师：确实是改变了。但是为什么你们有的变快了有的变慢了呢？
生：我们把摆线放长了，因为我们觉得线越长速度越快，结果反而慢了。
生：我们的想法就不一样，我们觉得摆线越短速度越快，所以我们把摆线变短了，结果真的变快了。
生：我们跟第二组的想法一样。
师：同学们真聪明，这么快就发现了摆的秘密。摆速与摆线的长短有关。摆线长，摆速慢；摆线短，摆速快。
四、制作计时摆
师：同学们，了解了摆的秘密，我们来挑战更高的难度吧。现在给你们2分钟的时间完成一个1秒钟摆动1次的摆。
（学生实验。）
生：老师，我们做好了。
生：老师，我们也做好了，过来看看我们的吧！
师：非常棒，同学们都能在这么短的时间里完成。我想知道一下你们是怎么做到的？
生：刚才我们的是10秒钟5下，根据摆线长，摆速慢；摆线短，摆速快的规律，我们把摆线调短，试了两下就做好了。
生：老师，我们也是，根据这个规律调整摆线，很容易就做好了。
师：这节课同学们学得很好，不但知道了摆的秘密，还能学以致用，在很短的时间内完成老师布置的任务。
教学反思
科学的本质之一就是“实证”。科学是讲究证据的，是可以重复检验的，这就是“实证意识”。如何收集有效和可靠的证据就成为本课教学活动的一个重要任务。追求实验的“精确性”以收集有效证据，让精确实验的主导思想渗透在每一个教学细节中，诠释着科学课堂中实证意识的教学，成了本课的一大亮点。本课目标设定为：能够使用“控制变量”的方法搜集影响摆的快慢因素的证据，通过测量搜集、记录数据，并选择有效的数据支持证据；能够对影响摆的快慢有哪些因素作出假设，能够根据假设进行验证；体会反复实验获取可靠测试结果的重要性，体验在摆的实验中对变量的精确控制可以提高实验的准确性。
通过上述分析，不难发现，三维目标已较好地整合在每一个活动、每一个细节中了。本课从学生觉得新鲜、感兴趣的摆钟入手，让学生动手玩摆，生动活泼地创设情境，激发学生探究的兴趣。学生从玩摆中发现?“为什么相同时间里摆动次数却不一样？”，“可能与什么因素有关”等问题，问题意识自然被激发，学生的假设也合情合理。在讨论中明确该实验方案，让学生对实验中的细节加以关注，体现动手之前先动脑的科学探究思路，严谨的科学态度的培养蕴涵其中。在汇报交流中我们可以发现：学生寻求着方法验证着自己的猜想，虽然有的学生是对的，有的是错的。在此过程中，每一学生都获得新知和体验，这也正是一个人的学习、生存、生长、发展、创造所必须经历的过程，也是一个人的能力和智慧发展的内在要求。
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